[论文解读] Performance Evaluation of Mesh based Multicast Reactive Routing Protocol under Black Hole Attack

E. A. Mary Anita, V. Vasudevan|ArXiv.org|Aug 3, 2009

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 7被引用 4

一句话总结

本文评估了黑洞攻击对移动自组织网络中基于网状结构的按需组播路由协议（ODMRP）的影响。通过ns-2仿真，分析了在不同发送方和接收方数量下，数据包交付率和端到端延迟的性能退化情况，识别出关键脆弱性，并提出了增强ODMRP对这类攻击韧性的对策。

ABSTRACT

A mobile ad-hoc network is an autonomous system of mobile nodes connected by wireless links in which nodes cooperate by forwarding packets for each other thereby enabling communication beyond direct wireless transmission range. The wireless and dynamic nature of ad-hoc networks makes them vulnerable to attacks especially in routing protocols. Providing security in mobile ad-hoc networks has been a major issue over the recent years. One of the prominent mesh base reactive multicast routing protocols used in ad-hoc networks is On Demand Multicast Routing protocol (ODMRP). The security of ODMRP is compromised by a primary routing attack called black hole attack. In this attack a malicious node advertises itself as having the shortest path to the node whose packets it wants to intercept. This paper discusses the impact of black hole attack on ODMRP under various scenarios. The performance is evaluated using metrics such as packet delivery ratio and end to end delay for various numbers of senders and receivers via simulation. Simulations are carried out using network simulator ns-2. The results enable us to propose solutions to counter the effect of black hole attack.

研究动机与目标

• 分析ODMRP这一基于网状结构的反应式组播路由协议在移动自组织网络中对黑洞攻击的脆弱性。
• 使用分组交付率和端到端延迟等关键指标，评估黑洞攻击下ODMRP的性能退化情况。
• 通过模拟不同发送方和接收方数量的多种网络场景，评估攻击在动态拓扑中的影响。
• 识别ODMRP在恶意行为下的路由机制中的关键弱点，并提出有效的对策。

提出的方法

• 使用ns-2网络仿真器进行仿真，以模拟具有不同数量发送方和接收方的移动自组织网络。
• 在受控的黑洞攻击条件下实现并测试ODMRP协议，其中恶意节点虚假宣称自身为最短路径。
• 在多次仿真运行中收集并分析包括分组交付率和端到端延迟在内的性能指标。
• 攻击模型涉及单个恶意节点，在被选为组播树中的下一跳后选择性地丢弃数据包。
• 通过比较不同网络配置下的结果，隔离节点数量对协议韧性影响。
• 基于观察到的性能退化模式和攻击下的路由行为，提出对策策略。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同数量的发送方和接收方下，黑洞攻击对ODMRP中分组交付率的影响如何？
• RQ2 黑洞攻击对基于ODMRP的组播通信中端到端延迟的影响是什么？
• RQ3 组播源和接收方的数量如何影响由黑洞攻击导致的性能退化严重程度？
• RQ4 ODMRP的反应式路由机制中存在哪些具体弱点，使其易受黑洞攻击？
• RQ5 可设计哪些有效的对策来减轻黑洞攻击对ODMRP的影响？

主要发现

• 在黑洞攻击下，ODMRP的分组交付率显著下降，尤其在发送方和接收方数量增加时更为明显。
• 由于恶意节点导致的数据包丢失和路由误导，端到端延迟显著增加。
• 在高组播流量的密集网络拓扑中，性能退化最为严重。
• 仿真结果证实，ODMRP缺乏原生机制来检测或防止黑洞攻击。
• 本研究发现，路由请求（RREQ）消息欺骗是ODMRP中黑洞攻击的主要途径。
• 作者得出结论：必须引入主动检测机制和基于信任的路由扩展，才能使ODMRP有效抵御此类攻击。